棒磨機磨礦試驗及參數選擇

張春曉

(中國有色(沈陽)冶金機械有限公司 礦山設備設計研究所，遼寧 沈陽 110141)

棒磨機磨礦試驗及參數選擇

張春曉

(中國有色(沈陽)冶金機械有限公司 礦山設備設計研究所，遼寧 沈陽 110141)

棒磨機是水煤漿行業中使用的磨礦設備之一，對棒磨機參數進行正確的選擇，對獲得具有良好粒度分布的水煤漿有著重要的意義。公司與高校合作，進行磨礦試驗，得出科學數據，為水煤漿棒磨機的選型及參數確定提供了重要的理論依據；對水煤漿棒磨機的選型及參數確定同樣有指導性意義。

棒磨機；磨礦試驗；轉速率；填充率

0 前言

水煤漿作為一種液體燃料，具有石油一樣的流動性和穩定性，可以像油一樣泵送、霧化，儲存和穩定燃燒，燃燒效率高達98%以上，且負荷調節范圍大，并具有節能、污染排放低、儲存運輸方便等特點[1]。可廣泛應用于工業鍋爐、電站鍋爐、工業窯爐等作為燃料代煤，代油、代氣燃燒，其應用范圍可涉及賓館、醫院、學校、工礦企業、電廠、集中供熱站等需要燃料的各行各業。

水煤漿制漿工藝通常包括選煤、破碎、磨礦、攪拌與剪切，以及為剔除最終產品中的超粒與雜物的濾漿等環節[2]。水煤漿中煤炭顆粒不但要有良好的粒度分布，而且希望其中不同大小的煤粒能夠相互填充，盡可能地減少煤粒間的空隙，達到較高的堆積效率。空隙少就可以減少水的消耗，容易制成高濃度的水煤漿[3]。煤炭顆粒的獲得是通過磨礦流程完成的。棒磨機就是眾多磨礦設備之一，所以對棒磨機參數的正確選擇，對獲得良好的粒度分布有著重要的意義。

1 項目簡介

神渭管道輸煤項目是國內第一條以管道形式遠距離輸送煤漿的項目。中國有色(沈陽)冶金機械有限公司承擔磨礦工藝中棒磨機的選型與設計。具體要求為在磨煤產品粒度分布和煤漿濃度達到管道輸送要求、采用開路濕法棒磨方式、給料粒度-6 mm、磨機處理能力為290 t/h，確定棒磨機規格及主要參數。考慮到項目的重要意義，中國有色(沈陽)冶金機械有限公司與高校合作，進行了磨礦試驗，以便更加合理的選擇磨機的規格及主要參數。

2 試驗研究

2.1 棒磨功指數測定

棒磨功指數測定所使用的原料是將原煤樣破碎至12.7～0 mm的原煤顆粒，繪制出給料粒度特性曲線，查出棒磨功指數測定給料粒度F80=9100 μm。控制篩孔尺寸為0.4 mm，在閉路條件下進行了2次棒磨功指數測定實驗，所得試驗結果均在試驗允許的誤差范圍之內。分別繪制出試驗產品粒度特性曲線，可知P80=278.8 μm和P80=281.3 μm。

表1 棒磨功指數計算結果

2.2 棒磨機轉速率試驗

為考察棒磨機轉速率對磨礦效率的影響，進行了棒磨機轉速率試驗研究。試驗采用的物料為-6+1.5 mm的煤樣，每次給料量為6 kg(料棒比為1.2)，磨礦時間為4.5 min，考察磨礦產品中-1.5 mm的產率。

表2 轉速率試驗結果

由表2的試驗結果可以看出，隨著棒磨機轉速率增大，磨礦產品中-1.5 mm的含量逐漸增大，即相同條件下，所生成的-1.5 mm量越大。所以，提高棒磨機的轉速率可以提高磨礦效率。考慮到工業棒磨機工作的實際情況，本研究在后續試驗中均選取棒磨機的轉速率ψ=66%。

2.3 棒介質充填率試驗

為考察棒介質充填率對粉磨效果的影響，進行了棒介質充填率試驗，試驗選用的棒介質充填率為22%和28%，棒磨機的轉速率為66%。繪制出棒介質充填率試驗磨礦產品粒度特性曲線，可以得出在其它因素相同的條件下，介質充填率的大小對產品的粒度分布影響不大。為了提高棒磨機的生產能力，并參考相關生產實踐，本研究選取棒介質的充填率φ=28%。

2.4 棒介質配比試驗

本研究在確定棒介質配比時所選用的棒介質直徑分別為Φ40 mm、Φ50 mm、Φ60 mm、Φ70 mm、Φ80 mm、Φ90 mm、Φ100 mm、Φ120 mm。采用不同直徑的棒介質，根據磨礦理論進行了系統的磨煤試驗。通過棒介質配比的優化試驗研究，并結合工業實踐經驗，確定了適宜的棒介質配比方案，見表3。

表3 適宜的棒介質配比方案

2.5 邦德法計算棒磨機參數

根據棒磨機功指數的測定結果以及有關主要因素的影響，計算出磨煤產品所需要的單位功耗WR。不同直徑棒磨機的單位功耗，見表4。

表4 不同直徑棒磨機的單位功耗WR 單位：kW·h/t

當棒磨機生產能力為290 t/h時，不同直徑棒磨機所需要的總功率，見表5。

表5 不同直徑棒磨機所需要的總功率NR

3 結論

棒磨機的模擬計算是根據棒介質尺寸配比以及擴大模擬試驗結果，以邦德功指數測定數據為基礎，采用國內外通用的容積法和邦德功指數法進行的。

根據計算和比較，結合實踐經驗得出方案如下：

棒磨機規格Φ4.3 m×6.0 m，安裝電機功率1600 kW。棒磨機參數：介質充填率28%；轉速率66%；介質重量百分比：Φ80∶Φ70∶Φ60∶Φ50=16.80%∶25.72%∶37.79%∶19.69%；棒磨機的處理能力為135 t/h。

棒磨機具有產品粒度均勻的特點，但對棒介質的材質要求較高，而且工作過程中容易產生“亂棒”現象，導致棒介質消耗嚴重，棒磨機作業率降低。在生產過程中，嚴格控制棒介質的質量，按照操作規程進行操作，此方案的選型及參數確定可滿足用戶要求。

此次試驗研究所得數據，為水煤漿棒磨機的選型及參數確定提供了重要的理論依據；對水煤漿棒磨機的選型及參數確定同樣有指導性意義。

[1] 郝臨山，彭建喜.水煤漿制備與應用技術[M].北京：煤炭工業出版社，2003.

[2] 賀永德.現代煤化工技術手冊[M].北京：化學工業出版社，2003.

[3] 余珠峰.潔凈煤技術發展及應用[M].北京：化學工業出版社，2004.

Grinding Test and Parameter Selection of Rod Mill

ZHANG Chun-xiao

(Mining Equipment Design Institute, NFC (Shenyang) Metallurgical Machinery Co., Ltd. Shenyang 110141, China)

Rod mill is one of grinding equipments used in CWS (Coal Water Slurry) industry. Right selection of rod mill parameters is very important to obtain good particle size distribution of CWS. In cooperation with university, the manufacturer conducts grinding test to acquire the scientific data which offers important theoretical basis and guidance for the selection and parameters determination of CWS rod mill.

rod mill；grinding test；rotational speed；filling rate

2013-11-20

張春曉(1982-)，女，遼寧沈陽人，工程師，碩士研究生，主要從事冶礦設備設計研究工作。

TD453

B

1003-8884(2014)03-0030-03